1、发挥大气探测技术中心组织协调指导作用为 L 波段系统安全运行保驾护航大气探测技术中心L 波段（1 型）高空气象探测系统是根据原中国气象局产业发展与装备部于 1997 年 5月发布的L 波段二次测风雷达-电子探空仪系统投标书而研制的，自 1998 年 11 月 L 波段进驻中国气象局大气探测技术中心大气探测综合试验基地（以下简称基地）以来，在中国气象局领导和监测网络司的直接领导下，探测中心积极参与了 L 波段探空系统的考核、试验、建站、技术咨询、软件更新升级等多方面的工作，现将探测中心在 L 波段探空系统在研制、考核、业务运行中所做的工作向大家汇报一下。一、系统考核阶段L 波段系统在基地一共进行
2、了三期雷达考核和一期业务考核，时间跨度从 1998 年 11月到 2001 年底，对系统的考核我们主要参与了测风和探空精度测试（与 701C 雷达、GPS系统） 、测角精度测试（系留球） 、跟踪性能测试（最大跟踪距离、最低跟踪仰角、跟踪速度、抓球、过顶）软件项目及系统的可靠性和稳定性等方面的试验工作。并针对 L 波段在试验中暴露出来的问题，向研制方提出整改意见。我们提出并参与实施的 L 波段威力试验曾获得北京市科技进步二等奖。二、系统试运行阶段系统于 2001 年 12 月投入业务试运行，刚投入使用时，我们主要负责考察新系统还存不存在问题，能否顺利投入业务使用，我们发现由于软件研制方对中国气象
3、局业务流程不够熟悉，导致发报格式与世界气象组织的要求不符，另外新系统的计算机操作系统从 59-701 的 DOS 改为 Windows98，原来的报文传输通路也不能再使用，为此我们积极帮助研制方编写符合 WMO 报文传输格式的软件，同时积极与中国气象局信息中心沟通，请信息中心为北京 54511 站重新设计报文传输方案。对在试运行出现的其它问题也分别督促各研制方抓紧时间解决。为新系统顺利投入业务使用打下了良好的基础。三、正式运行阶段第一台 L 波段于 2002 年 1 月 1 日正式在北京投入使用，在整个 2002 年，我们的主要精力仍是放在保障 L 波段在业务中的顺利运行，工作的重点则放在软件
4、上，采取对每天产生的数据和资料报文都进行仔细的核对的办法，不放过每个错误，一旦发现错误，我们及时与软件开发方沟通，尽快修改其中的错误，并安排人员进行反复测试和验证，直到错误被完全修复为止，经过我们和 54511 站的长时间努力，L 波段软件的质量得到了很大的提高。四、软件增加新的功能阶段L 波段布点后，为了更好地发挥 L 波段作用，根据中国气象局的要求，在我中心积极参与和组织协调下，完成了以下几项工作：增加扩充编码功能秒级数据资料上传增加 5hPa 功能上传 L 波段工作状态监控数据编码增加 31313 系统码五、软件升级众所周知，没有一个软件是一步到位的，它总是处于不断的更新过程中，尤其 L
5、 波段探空系统这样非常复杂，开发时间又比较短的软件，因此在实际使用过程中不断地对其进行维护和升级是我们中心承担的另一项重要工作，对软件升级我们主要从以下几点着手：更新功能原设计有些功能考虑的不够周全，根据台站的反映，将该功能增强，如高表-21，原软件只能统计一个月，台站反映后，我们将它更新为可以跨年、跨季的任意月份之间的统计。增强了软件的适应能力；增加新功能根据台站和试验的要求，增加新的功能，如增加净举力的计算小软件，增加放球软件的死机后的重放功能等；纠正错误改正软件中的处理错误，主要是针对各种特殊情况软件是否处理正确，如不正确，及时改进；实现“量身定做” 功能为各台站和研究需要而增加的一些功
6、能，如软件增加高度误差曲线功能，保存报文文件，增加月值班日志统计等；增强系统安全性增加软件的各种保护功能，如增加基测和放球开关保护功能，避免误操作对探测工作造成危害。大气探测技术中心作为组织协调单位，充分利用中心网站，notes 网、电话、电子邮件等多种方式，收集广大台站对 L 波段软件的反馈意见，并及时归纳、整理、解答。然后制定软件的修改升级方案，提交给软件研制方实施。软件升级完成后，我们还会落实人员培训、测试、编写新的技术资料，如果是重大改进，我们还会组织专家进行测试和鉴定。从 L 波段 2002 年 1 月 1 日投入使用以来，我们安排对 L 波段软件进行的小的改进不计其数，大的软件升级
7、有三次，分别是：2003 年 3 月 软件从 1.00 升级为 2.002004 年 7 月 软件从 2.00 升级为 2.012005 年底 软件从 2.01 升级为 2.02中心同时承担所有 L 波段站升级软件的光盘刻录、分发工作。六、组织业务培训班从 L 波段投入使用以来，我们共举办了 7 期 L 波段业务培训班，我们积极认真的做好培训班的每一项工作，安排培训班的课程，为培训班编写教材，给学员讲课，实习，邀请各方面的专家为学员讲课，为学员全面讲授了 L 波段的原理、构造、使用、维护、维修等方面的知识。截止到目前，共为 L 波段培训合格学员 200 余名。他们现在都在各自的岗位上发挥着骨干
8、作用。七、编写业务操作手册根据中国气象局的安排，为保障 L 波段高空气象探测系统的正常业务运行，我们承担了 L 波段（1 型）高空气象探测系统业务操作手册的任务，2000 年 1 月我们完成了第一稿，并在第一期 L 波段培训班上试用，并根据试用者的意见进行了修改。2001 年随着 L 波段雷达的布点使用，根据全国各台站使用手册的反馈意见作了第二次大修改，同时在第二期 L波段培训班上进行试用。2002 年在第三期 L 波段培训班上试用。2003 年 12 月在第四期GFE(L)1 型二次测风雷达-GTS1 型数字式探空仪系统培训班上试用。编写小组共对手册进行了三次大的修改和完善，并根据软件功能的
9、增加在不断的丰富手册的内容，截止到 2005年 9 月，共在七期学习班上进行了试用，2005 年我们还多次对手册进行了校对和修改，目前该手册已在气象出版社正式出版。指导着全国 L 波段台站探测工作.八、技术支持中心有关 L 波段的技术支持包括建站考察、雷达安装、验收、维护、有关软件使用方面的技术咨询，L 波段数据资料分析，目前在中心技术支持下已顺利建站 72 个，有 36 个站已投入业务运行，随着 L 波段雷达布点接近尾声，我们的工作重心将转向雷达的日常运营的保障和软件的升级、答疑，为了更好的服务于广大台站，我们已建成新的大气探测技术中心网。九、下一步中心有关 L 波段的工作应急设备增加光学经
10、纬仪测风功能开发 L 波段审核软件编写 L 波段常见问题解答集锦完成 L 波段探测系统业务指南的编写工作进行高空气象探测业务技术汇编开展关于 L 波段定位资料在数值模式中的应用研究工作大气探测技术中心2005-10-12附 件一、系统考核阶段所作的具体工作根据试验提出 L 波段在考核中存在的问题天线结构比较单薄，在天线启停和初始放球阶段天线易抖动；齿轮传动噪声很大；需进一步改进雷达自动跟踪技术，跟踪不够平稳；天线在自动跟踪时速度较慢，在上风方向放球和气球过顶时容易丢球；每次放球过程中，当气压在 70-40hpa 之间时，总是出现一次气压数据连续几分钟保持不变的现象，目前还不能判断此现象是由探空
11、仪还是雷达所引起的；雷达自频调和自动增益功能不完善；探空仪所采用的调幅方式占用的频带太宽，将来部署时有可能对国家气象局其它落在 L波段频段的设备造成干扰；寻找测距“凹口”困难，容易出现多“凹口”和“凹口”消失现象；湿度传感器不合格的比较多，湿度传感器基测不方便；软件不能处理某些特殊情况（如下沉记录、遇雷达无斜距时不能人工干预等） ；软件没有对温度进行辐射订正。未达到设计要求的问题天线旁瓣电平太高，国家气象局要求为-18db，实测为-12db；雷达的威力未达到设计要求。根据我们在考核中指出的问题，研制方进行了多方面的改进，如增加天线的结构强度将天线传动链由步进电机-齿轮 -齿轮减速箱-天线转动轴
12、改为方位：交流伺服电机-弹片联轴器-谐波减速箱-方位轴，仰角：交流伺服电机-皮带轮- 谐波减速箱- 俯仰轴，克服了原传动链机械噪声大，高速容易失步的缺点。重新编制跟踪软件，以改进天线跟踪速度慢，容易丢球的缺点，改进雷达接收软件消除了气压在 70-40hpa 之间时，出现气压数据连续几分钟保持不变的现象，督促厂方将探空仪发射机载频由几十兆赫压缩为 12 兆赫左右，同时改进了探空仪电路，使得距离“凹口”比原来要明显很多。针对湿度传感器基测时采用的操作方法比较复杂，不易作准，易造成基测不合格的问题，厂家在我们的要求下更改了方法，采用干燥剂法求取比阻校准曲线，比原方法实用，容易掌握，使相对湿度值更接近
13、芬兰的湿敏电容的测定值。按照正常设计，这部雷达的威力未达到指标要求。为了提高雷达威力，厂家在四个小抛物面天线的后面分别加装了四个场放，才得以暂时解决这个问题，但这是一个非常规的解决办法，同时带来了其他问题，如相位受放大器的影响而造成电轴不稳定（增加了调试量） ，额外的放大器和环行器的使用使得成本增加了不少，系统的可靠性也可能由于放大器置于室外而降低。为此督促厂方查找原因，最后终于找到原因是和差环和调相器由于零件变形、阻抗匹配不好造成损耗过大，通过重新设计加工调试，取消了四个支路放大器，雷达威力也达到设计要求。对于一些指标确实达不到设计要求的，我们积极协助厂方想办法和安排试验验证，如雷达旁瓣电平
14、高在放球过程中容易误抓旁瓣，我们建议厂家从软件上加以识别，实践证明效果比较好。二、投入使用后承担的 L 波段新增工作增加扩充编码功能过去我们将高空探测所获取的资料，均作为测站上空和正点探测时间的资料，实际上由于一次探测长达一个多小时，有时更长达二个小时，整个探测过程中气球漂移施放点近则几十公里，远则 200 公里以上，这样处理显然存在着较明显的空间、时间误差。为了解决此问题，中国气象局监测网络司安排中心在 L 波段中对高空报实施增加气球空间、时间定位信息任务，在监测网络司和信息中心的领导协助下，我们对中国气象局“扩充国内探空报、测风报编码”整个方案进行了充分的分析和研究，组织并协助软件开发方在
15、原 L 波段软件的基础上增加空间、时间定位和编码功能，软件完成后，为了使软件的新功能投入使用后少出错误，我们又及时安排人员反复运行测试，并反复考核软件能否在各种特殊情况下正确编制扩充电码，避免由于引入扩充电码影响原系统的稳定性和可靠性。软件编制完成后，我们在北京南郊观象台又进行大量的测试和审核工作，经过反复修改完善，我们认为软件达到了设计要求，可以投入业务使用，经上级业务主管部门批准于 2003 年 2 月20 正式在北京南郊观象台投入了正式使用，实际运行结果表明，该项目达到了中国气象局的要求。秒级数据资料上传L 波段与 59-701 系统相比，在探测精度和数据采样密度上有极大的提高，但 L
16、波段的资料使用方法目前还是与 59-701 相同，并未将 L 波段的潜力充分发挥出来，为了更好地为天气预报和科学研究服务。在中国气象局的指导下，我中心迅速制定了上传 L 波段（1 型）系统每天探测到的在空间的连续分布资料到中国气象局各使用单位的方案，并组成相关研制部门很快完成了此任务。增加 5hPa 功能根据 WMO 对 GCOS 站的要求以及天气预报、气候预测、气候变化、大气成分、空间天气等研究和业务需求，中国气象局委托我中心在 GCOS 站开展 5hPa 高空气象探测业务试验，接到任务后，我们立即制定了研制方案，并组织有关方面进行研制，2005 年 7 月 L波段 GCOS 站增加 5hP
17、a 功能按时顺利开发完成，从 2 005 年 8 月 1 日开始在北京、新疆喀什正式投入业务试验。上传 L 波段工作状态监控数据为全面掌握 L 波段在各台站的实际运行情况，我中心承担了上传 L 波段工作状态监控数据的任务，2005 年 6 月开始进行研制方案的拟制，在拟制方案之前，我们对 L 波段系统可以监测的数据进行了全面了解，经过项目组的认真讨论，决定只要是能够监测的 L 波段状态量都将进行监测。L 波段(1 型) 高空气象探测系统主要由两个软件组成，即放球软件和数据处理软件，由于放球软件和雷达的联系非常紧密，因此 L 波段的工作状态监测由放球软件来完成，初步定为在正式放球（放球键按下 5
18、 分钟时）形成 L 波段状态文件，并将状态文件上传至国家气象局，数据处理软件则负责形成数据处理的状态文件，此文件在用户发报时自动形成。方案制订完毕并通过评审后，我们在 2005 年 7 月组织各方进行研制，到7 月中旬项目顺利研制完毕。编码增加 31313 系统码编码中的 31313 系统码是 WMO 要求的强制性数据段，必须编发，但由于种种原因，目前我国探空码都没有编发该段数据，为了与国际接轨，中国气象局决定在我国的探空报增加探测系统段，也即 31313 段，我们接受该任务后，迅速查清了 WMO 对 31313 段各代码段的定义，并组织研制方在探空报中增加 31313 相关内容，经过努力，目
19、前已成功在 L波段报文中增加了探测系统数据（31313 组）段。三、L 波段软件三次升级的具体内容和过程2003 年 3 月 软件从 1.00 升级为 2.00升级的主要内容是：V2.00 版放球软件中增加了基测和放球开关保护功能，可避免在放球过程中，由于雷达原因造成丢球、丢数据现象；V2.00 版数据处理软件，增加了空间定位与时间定位功( 扩充电码)，相应的高表13、14、16 增加了有关空间与时间定位内容的显示；V2.00 版放球软件数据保存时间由原来放球 10 分钟后开始保存、打开数据文件，改为 5分钟后开始保存、打开数据文件，默认存盘间隔时间仍为 1-5 分钟；增加了一个净举力计算小工
20、具软件；2004 年 7 月 软件从 2.00 升级为 2.01升级的主要内容是：放球软件新增功能在放球过程中，放球软件因为软件设计、停电、人为操作等原因引起崩溃时，可重新运行或启动该软件，并在原放球的基础上继续接收探测数据；在放球软件中取消了默认修改曲线功能，而是增加了一个选择项，由操作员决定是否进入或退出曲线修改状态；增加了一个估计高度显示（按 400 米/分升速） ；天气现象符号可在 Windows2000/XP 操作系统下显示出来；在探测数据文件中产生仪器器差订正值内容；放球前或放球过程中，可按动“修改序号”-“确定序号”按钮，检查修改探空仪参数；为便于高表-21 中的人员统计计算，将
21、 “瞬间观测记录”页中人员名栏“灰化” 。数据处理软件新增功能取消了默认修改曲线功能，而是增加了一个选择项，由操作员决定是否进入或退出曲线修改状态；增加了一个计算等间隔高度气象要素值功能；增加了一个发送缺测报文的功能；探空曲线显示中增加了一条高度曲线；风随高度的变化曲线上增加了最大风的标志；增加了气球高度飞行轨迹；根据常规高空气象探测规范(试行) 全新编制的高表-21；测站参数中增加了测站“雷达仰角确定值”项；天气现象符号可在 Windows2000/XP 操作系统下显示；完善最大风层的选择条件；改进了部分计算方法，增加了一些新的气象要素计算，计算精度更高。2005 年底 软件从 2.01 升
22、级为 2.02升级的主要内容是：放球软件新增功能在放球 5 分钟后会自动产生雷达状态文件，状态文件存放在 statusdat 文件夹内（statusdat文件夹在安装升级软件时会自动创建） ；部分开关字样有变化，如天控开关原来的字样固定为“天控手自动” ，现在改为开关在手动状态下字样为“天控手动” ，在自动状态下字样为“天控自动” ，其他类似改动的还有增益和频率开关；增加了放球开始阶段对接收的数据与瞬间值的比较功能；在全部曲线显示时增加了一个 90 分钟时间刻度显示；数据处理软件新增功能表格中所有的“拔海”字样全部改为“海拔” ；发报后自动产生数据处理状态文件，状态文件存放在 statusda
23、t 文件夹内（statusdat 文件夹在安装升级软件时会自动创建） ；TTDD 部报文发送到探测终止（原只发送到 10hPa） ；特性层 100hPa 以上气压带一位小数点编报、显示，如终止在 100hPa 以下，最后一层也带小数点显示；规定等压面的终止层带一位小数点参与计算和显示；增加 GCOS 站设置功能；探空月报表规定等压面增加 3、2、1hPa 三个等压面；测风月报表规定高度风增加 38000、40000、42000、44000 米四层；探空月报表可增加打印者、校对者、审核者输入；测风月报表可增加打印者、校对者、审核者输入；在探空曲线显示时增加了一个 90 分钟时间刻度显示；可对单测风资料进行任意等间隔高度的资料处理；增加了月值班日志；可将高表-1、高表-2、高表-21 保存为文本文件；增加了气球升速曲线；高表-21 可进行跨年度统计；在打印高表-13、14、16 时会增加一个打印参数选择对话框（与打印月报一样）,以利于在 WindowsXP 的打印；增加了雷达高度曲线和气压高度曲线及高度差曲线显示；可指定报文存盘位置和保存报文文件；改进了部分计算方法，增加了一些新的气象要素计算，计算精度更高。
